Странный «чириканье» может раскрыть причину самых ярких сверхновых во Вселенной

Никогда ранее не наблюдавшийся «чириканье» в свете взрывающейся звезды дало новые подсказки о двигателе, приводящем в действие некоторые из самых ярких сверхновых во Вселенной.

Согласно анализу беспрецедентного сигнала, сверхяркая сверхновая под названием SN 2024afav, скорее всего, была результатом бурного рождения магнетара – быстро вращающейся чрезвычайно магнитной нейтронной звезды, чья окружающая среда «колеблется» из-за эффекта, предсказанного генералом. относительности.

Это событие, по словам группы под руководством астрофизика Джозефа Фары из обсерватории Лас-Кумбрес в США, знаменует собой первое наблюдательное свидетельство этого эффекта, известного как прецессия Лензе-Тирринга, в среде магнетара.

«Не существовало никакой модели, которая могла бы объяснить структуру ударов, которые ускоряются во времени», — говорит Фара. «Я начал думать о том, как это могло произойти, потому что сигнал казался слишком структурированным, чтобы быть вызванным случайным взаимодействием».

Сверхяркие сверхновые — одни из самых мощных взрывов в космосе, они сияют в 100 раз ярче, чем типичная сверхновая.

Они также демонстрируют необычную закономерность: большинство сверхновых следуют по предсказуемому пути, со временем ярче, а затем тускнея. Сверхсветящиеся сверхновые, напротив, демонстрируют своего рода волнообразную структуру с «выступами» в их яркости.

Ученые уже давно предположили, что магнетары – недавно сформировавшиеся сильно намагниченные нейтронные звезды, которые вращаются в миллисекундном масштабе времени – могут вызывать эти взрывы.

Согласно моделям, вращение вновь образовавшегося магнетара немедленно уменьшается, передавая энергию выбросам сверхновых, которые взрываются наружу, которые поглощают и повторно излучают энергия как свет. Однако это не объясняет неровности кривой блеска.

SN 2024afav — сверхяркая сверхновая, наблюдавшаяся в 2024 году на расстоянии более миллиарда световых лет. Астрономы наблюдали за ней в течение нескольких месяцев, используя глобальную сеть телескопов, чтобы отслеживать изменение ее яркости.

На ней наблюдались характерные выступы сверхновой такого типа, но Фара заметила кое-что еще. Выступы имели явно периодический, волнообразный характер – и промежуток между каждой волной становился короче.

Такой образец астрономы называют чирпом – сигналом, частота которого увеличивается с течением времени.

В интерпретации сигнала Фарахом, чирп можно отнести к материалу, который упал обратно на новорожденный магнетар после взрыва. Часть этого материала перетекла в диск, вращающийся по орбите, и медленно упала обратно в магнетар.

Теперь, поскольку магнетар настолько плотный и вращается так быстро, он как бы скручивает ткань пространства-времени вокруг себя — эффект, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна, известный как прецессия Лензе-Тирринга или перетаскивание системы отсчета.

Это искривленное пространство-время заставляет наклоненный диск раскачиваться, как волчок. Покачиваясь, он периодически блокирует или перенаправляет часть энергии, текущей от магнетара, в расширяющиеся обломки сверхновой. Именно это создает неровности, видимые на кривой блеска.

Со временем диск постепенно опускается внутрь, к магнетару. Ближе к звезде эффект перетаскивания кадра становится сильнее, и диск раскачивается быстрее. Вот почему скачки яркости происходят ближе друг к другу, создавая наблюдаемый чирп.

«Мы проверили несколько идей, в том числе чисто ньютоновские эффекты и прецессию, вызванную магнитными полями магнетара, но только прецессия Лензе-Тирринга идеально соответствовала времени», — объясняет Фара.

«Это первый раз, когда общая теория относительности потребовалась для описания механики сверхновой».

По теме: Магнетар Место рождения углубляет тайну его происхождения.

Это открытие дает убедительные доказательства того, что замедление вращения магнетаров приводит в действие сверхяркие сверхновые и, наконец, объясняет загадочные неровности их кривых блеска.

Это означает, что у астрономов есть гораздо более сильный контекст для анализа и понимания этих экстремальных взрывов. Но помимо этого есть и более широкие последствия: результат предполагает, что сильные сверхновые предлагают новый режим для проверки общей теории относительности на границах физики.

«Это самая захватывающая вещь, в которой мне когда-либо доводилось участвовать. Это наука, о которой я мечтала в детстве», — говорит Фара. «Это Вселенная говорит нам вслух и прямо в лицо, что мы еще не до конца это понимаем, и призывает нас объяснить это».

Исследование было опубликовано в журнале Nature.